VEHÍCULOS AEROESPACIALES 16 de enero 2018 Recuperación parcial

Tamaño: px

Comenzar la demostración a partir de la página:

Download "VEHÍCULOS AEROESPACIALES 16 de enero 2018 Recuperación parcial"

Lucas Márquez
hace 3 años
Vistas:

1 Apellidos (Mayúsculas): Nombre (Mayúsculas): Tiempo: 180 minutos En las preguntas tipo test (1, 2, 3, 4, y 5) la respuesta correcta vale +0.5 puntos, la incorrecta Honor statement: By taking this exam you adhere to the UPC and its code of honor: you guarantee that the answers to this exam are your own; you will not copy or communicate in any way with your classmates during the duration of this exam. You guarantee that your phone is closed and untouched during the duration of this exam. Breaking the code of honor is considered a VERY SERIOUS offense and it will mean your disqualification from the whole exam. CONSTANTES (para la Tierra): Aceleración de la gravedad: g = 9.81 m s -2. Constante del aire R = 287 m 2 s -2 K -1. Temperatura del aire en la superficie terrestre según ISA: T 0 = K. Presión barométrica a nivel del mar según ISA: p 0 = Pa. Densidad del aire a nivel del mar según ISA: 0 = kg m -3. Viscosidad dinámica del aire: = N s m -2. Relación de calores específicos del aire: = 1.4. Constantes para Venus en su superficie. La atmósfera de Venus está compuesta en más de un 96% por dióxido de carbono (CO 2 ). Aceleración de la gravedad: g = 8.87 m s -2. Constante del aire: R = 190 m 2 s -2 K -1. Viscosidad dinámica: = N s m -2. Velocidad del sonido: a = 413 m s -1. Página 1 de 9

2 Cuestiones 1- Cuando el altímetro de un avión se ajusta tomando como referencia la altitud-presión QNE, se está ajustando empleando como presión de referencia: a) La presión barométrica local a la altitud del aeropuerto. b) La presión barométrica local a nivel del mar. c) La presión estándar a nivel del mar (p 0 =101325Pa). d) Ninguna de las anteriores. 2- Las fuerzas de presión por unidad de masa en forma vectorial se expresan como: a) dfp p p p dm x y z dfp p p p b) u, v, w dm x y z dfp p p p c),, dm x y z d) dfp 1 p p p,, dm x y z 3- Las líneas de corriente en un flujo estacionario: a) Son tangentes al vector velocidad en cada punto, coinciden con las trazas pero no con las sendas, y no pueden cortarse en ningún punto, excepto en los puntos de remanso. b) Son tangentes al vector velocidad en cada punto, no pueden cortarse en ningún punto, y no coinciden con las sedas ni con las trazas. c) Son tangentes al vector velocidad en cada punto, coinciden con las trazas y las sendas, y no pueden cortarse en ningún punto, excepto en los puntos de remanso. d) Coinciden con las trazas pero no con las sendas, no pueden cortarse en ningún punto, excepto en los puntos de remanso, y el flujo puede atravesarlas. Página 2 de 9

3 4- Cuando un perfil entra en pérdida, la capa límite se desprende debido a un aumento excesivo del gradiente de presión adverso sobre el extradós, con lo que el coeficiente de rozamiento aerodinámico aumenta drásticamente al mismo tiempo que se reduce el coeficiente de sustentación. El ángulo de ataque de entrada en pérdida, al aumentar el número de Reynolds: a) Disminuye debido a que la capa límite tiene más energía, ya que la transición entre capa límite laminar y turbulenta se aproxima al borde de salida sobre el extradós. b) Aumenta debido a que la capa límite tiene más energía, ya que la transición entre la capa limite laminar y la turbulenta se aproxima al borde de salida sobre el extradós. c) Aumenta debido a que la capa límite tiene más energía, ya que la transición entre la capa límite laminar y la turbulenta se aproxima al borde de ataque sobre el extradós. d) Disminuye debido a que la capa límite tiene menos energía, ya que la transición entre la capa límite laminar y la turbulenta se aleja del borde de ataque sobre el extradós. 5- La velocidad inducida en un ala finita es: a) La velocidad vertical dirigida hacia el suelo que aparece entre los bordes marginales del ala debida a los torbellinos de estela. b) La velocidad vertical dirigida en dirección opuesta al suelo que aparece entre los bordes marginales del ala debida a los torbellinos de estela. c) La velocidad vertical dirigida hacia el suelo que aparece fuera de la envergadura del ala debida a los torbellinos de estela. d) La velocidad vertical dirigida en dirección opuesta al suelo que aparece fuera de la envergadura del ala debida a los torbellinos de estela. Página 3 de 9

4 Problemas Problema 1. Para un avión supersónico que debe volar a Mach 2.5, calcular el ángulo de flecha mínimo que deberá tener el borde de ataque del ala para quedar dentro del cono de Mach durante el vuelo. (0.5 puntos) Problema 2. En un ensayo en túnel aerodinámico a abaja velocidad (M<0.3), se ha medido la distribución de presiones sobre un perfil simétrico de la que se ha obtenido la distribución del coeficiente de presión que se detalla en la Figura 1. Calcular el coeficiente de sustentación para Mach 0.6. (0.5 puntos) Figura 1 Página 4 de 9

5 t D también puede expresarse como u 0. (0.6 puntos) Dt Problema 3. Demostrar que la ecuación de continuidad u 0, Problema 4. Una avioneta Cessna Cardinal tiene una superficie alar de 16.2 m 2, un alargamiento =7.31 y factor de eficiencia e=0.62. Si la avioneta está volando a nivel del mar en una atmósfera estándar a una velocidad de 251 km/h y tiene un peso total de 9800 N, calcular: a) El coeficiente de rozamiento aerodinámico inducido. (0.5 puntos) b) La fuerza de rozamiento aerodinámica inducida. (0.5 puntos) Página 5 de 9

6 Problema 5. En un ensayo en un túnel de viento se introduce una barra cilíndrica cortada por la mitad a lo largo de su eje cuya sección transversal es la que se muestra en la Figura 2. La parte semicircular del semicilindro se coloca hacia la izquierda encarando el flujo de aire entrante en el túnel. La velocidad del flujo no perturbado a la izquierda del cilindro es u 1/2 1/2 2 P y su presión P. La velocidad tangencial sobre la superficie curva del semicilindro izquierdo es u 1/2 1/2 2 P sin. Supondremos que el flujo es estacionario e incompresible en la mitad semicircular de la barra y en toda la región situada delante aguas arriba, y que la presión en la parte plana donde la capa límite se encuentra desprendida es en primera aproximación constante e igual a P /4. Bajo estas hipótesis determinar: Figura 2 a) La distribución de presión sobre la parte semicircular de la barra para / 2 / 2. (0.7 puntos) Página 6 de 9

7 b) El coeficiente de presión C P para 0 2. Representarlo gráficamente. (0.6 puntos) c) Calcular la resistencia de forma por unidad de longitud d f. (0.7 puntos) Página 7 de 9

8 d) Determinar el coeficiente de resistencia de forma si éste se define de la d f forma usual cdf. (0.4 puntos) rq Problema 6. Un grupo de ingenieros recibe el encargo del diseño aerodinámico de un avión no tripulado para la exploración científica de la superficie de Venus, que deberá volar a baja altura my cerca de la superficie del planeta. Saben que la masa total de la aeronave incluyendo los instrumentos será de 250 kg y necesitan realizar diversas estimaciones para iniciar el diseño. En primera aproximación, los ingenieros suponen que el ala del avión no tiene torsión y que la geometría del perfil es invariable a lo largo de su envergadura. Para iniciar su tarea, los ingenieros deben conocer las propiedades de la atmósfera de Venus en la que volará el avión y al que consideran un gas ideal. a) Por los resultados de misiones espaciales anteriores, sabemos que la temperatura en la tropopausa situada a 65 km sobre la superficie del planeta es de 205 K. Si el gradiente vertical de temperatura en la troposfera venusiana es constante e igual a -8.4 ºC km -1. Cuál es la temperatura en la superficie del planeta en grados centígrados? (0.4 puntos) b) La presión atmosférica a nivel del suelo es de 92 atmósferas. Cuál es la densidad del aire a nivel de la superficie? Tomar 1 atmósfera = 10 5 Pa. (0.4 puntos) Página 8 de 9

9 c) En un túnel de viento (terrestre) y bajo condiciones de atmósfera estándar de la Tierra al nivel del mar se ha ensayado un perfil con una cuerda de 1 m de longitud para Re= A qué número de Mach estiman los ingenieros que deberá volar el avión en Venus? (0.5 puntos) d) Si la superficie del ala del avión es de 10 m 2, calcular cuál debe ser el coeficiente de sustentación. (0.4 puntos) e) Los ensayos en régimen incompresible en el túnel de viento indican que el coeficiente de sustentación del perfil en la región lineal se puede c 5.5( ), con 0 4º. Si el ala mencionada en aproximar por l 0 el punto anterior es rectangular, determinar el ángulo de ataque para obtener la sustentación necesaria manteniendo la longitud de la cuerda de 1 m. El factor de eficiencia es e=0.5. (0.8 puntos) Página 9 de 9

Documentos relacionados

3. Según el modelo de Atmósfera Estándar Internacional, si en la troposfera aumenta la altura:

3. Según el modelo de Atmósfera Estándar Internacional, si en la troposfera aumenta la altura: Preguntas de teoría 1. La Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) se crea a) en 1944 a raíz de la firma del Convenio de la Haya. b) en 1944 a raíz de la firma del Convenio de Chicago. c) en